【优化课堂】高中物理 第二章 四、磁场对运动电荷的作用课件 新人教版选修1.ppt

1 作用在导线上的安培力是作用在 的宏 观表现 运动电荷的力 2 荷兰物理学家 首先提出 磁场对运动电荷有力 的作用 洛伦兹 四 磁场对运动电荷的作用 3 洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向垂直 故洛伦兹力对运动电荷永不做功 或者说 洛伦兹力只改变运动电荷速 度的 不改变速度的 方向 大小 4 有关洛伦兹力和安培力的描述 正确的是 a 通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用 b b 安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现c 带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功d 通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行 知识点1 洛伦兹力 1 运动电荷在磁场中所受到的力叫做 力 2 当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时 洛伦兹力 其大小为f 最大 qvb 洛伦兹 3 当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时 洛伦兹力 其大小为f 最小 0 4 左手定则 伸开左手 使大拇指跟其余四个手指垂直 并且都跟手掌在一个平面内 把手放入磁场中 让磁场垂直穿过掌心 四个手指所指的方向与 的运动方向相同 大拇指所指的方向就是运动电荷在磁场中所受 的 方向 正电荷 洛伦兹力 1 当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时 洛伦兹力最小 当带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角0 90 时 洛伦兹力在最大值f qvb与最小值f 0之间 2 洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向垂直 故洛伦兹力对运动电荷永不做功 或者说 洛伦兹力只改变运动电荷速度的方向 不改变速度的大小 例1 多选 关于安培力与洛伦兹力的异同 下列说法正 确的是 a 两种力本质上都是磁场对运动电荷的作用b 洛伦兹力的方向与带电粒子的运动有关 安培力的方向与自由电荷定向移动的方向无关c 两种力的方向均可用左手定则判断d 安培力和洛伦兹力都不会做功 解析 在通电导线上的安培力是磁场作用在形成电流的所有运动电荷上的洛伦兹力的宏观体现 所以安培力与洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用 因此a选项正确 洛伦兹力的方向与带电粒子的运动有关 安培力的方向与自由电荷定向移动的方向也有关 左手定则中四指的方向为电流的方向 即自由正电荷定向移动的方向 因此b选项错误 两种力的方向均可用左手定则判断 所以c选项正确 洛伦兹力不会做功 但是安培力可以对通电导线做功 因此d选项错误 答案 ac 触类旁通 1 关于洛伦兹力的特点 下列说法错误的是 a 洛伦兹力既垂直磁场方向又垂直电荷运动方向 d b 洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力 静止的电荷不会受到洛伦兹力c 当电荷运动方向和磁场方向相同或相反的时候 电荷不受洛伦兹力d 只要电荷放在磁场中 就一定受到洛伦兹力解析 静止的电荷放在磁场中 不受洛伦兹力作用 故d错误 知识点2 带电粒子在磁场中的偏转 1 电子束在磁场中运动时 若运动方向与磁场方向不平行 则磁场对电子束的洛伦兹力将改变电子束的运动 填 快慢 或 方向 方向 2 当电子束垂直进入匀强磁场时 电子束会在匀强磁场中 做 运动 匀速圆周 3 电视机的显像管是利用了 的原理 电子束磁偏转 1 因为洛伦兹力始终垂直于运动电荷的运动方向 所以其 只改变运动电荷的方向 速度的大小不会改变 2 电视机的显像管中 电子束会受到水平偏转磁场和竖直偏转磁场发生偏转 因为磁场在不断变化 因此电子束打在荧光屏上的光电也不断变化 这种技术叫做扫描 例2 如图2 4 1所示是用阴极射线管演示电子在磁场中受洛伦兹力的实验装置 图上管中虚线是电子的运动轨迹 那么下列相关说法中正确的有 图2 4 1 a 阴极射线管的a端应接正极b c端是蹄形磁铁的n极c 无法确定磁极c的极性d 洛伦兹力对电子做正功 解析 阴极射线管的a端发射电子 应接负极 所以a选项错误 根据左手定则 四指指向b端 与电子运动方向相反 大拇指指向下方 与洛伦兹力方向相同 因此手心正对磁极c 磁感线穿过手心 则必须从磁极c出发 因此磁极c为蹄形磁铁的n极 b选项正确 c选项错误 洛伦兹力对电子是不做功的 因此d选项错误 答案 b a 竖直向上偏转b 竖直向下偏转c 垂直纸面向里偏转d 垂直纸面向外偏转解析 由左手定则可判断电子束受力方向向下 触类旁通 2 如图2 4 2为阴极射线管的结构示意图 阴极射线发出的电子束在阴极和阳极间强电场的作用下沿直线运动 如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场 则电子束 的偏转方向为 b 图2 4 2 知识点3 电荷在电场与磁场中的区别 1 电荷在电场中一定会受到电场力的作用 而电荷在磁场中却不一定会受到磁场力的作用 只有电荷相对于磁场运动 且运动方向不与磁场平行时才受磁场力的作用 2 电荷受电场力的方向 总是沿着电场线的切线方向 与电场方向相同或相反 而电荷受磁场力的方向总是与磁场方向垂直 还垂直于电荷运动的方向 3 在匀强电场中 电荷受到的力是一个恒力 而在匀强磁场中 即使电荷受到磁场力的作用 这个力也是变力 4 电荷在电场中运动 电场力要对电荷做功 电荷在等势面上运动除外 而电荷在磁场中运动时 磁场对运动电荷的洛伦兹力对电荷永不做功 例3 多选 下列关于电荷在电场和磁场中运动 忽略重 力作用 的说法中 正确的是 a 运动电荷在电场中一定受电场力的作用b 运动电荷在磁场中一定受电场力的作用c 电荷在电场中运动时 其动能一定不变d 电荷在磁场中运动时 其动能一定不变 解析 电荷在电场中一定会受到电场力的作用 而电荷在磁场中却不一定会受到磁场力的作用 只有电荷相对于磁场运动 且运动方向不与磁场平行时才受磁场力的作用 故a选项正确 b选项错误 电场力要对电荷做功 电荷在等势面上运动时 电场力也不对电荷做功 而电荷在磁场中运动时 磁场对运动电荷的洛伦兹力对电荷永不做功 不改变其动能 故d选项正确 c选项错误 答案 ad 触类旁通 3 下列关于电荷在电场和磁场中运动 忽略重力作用 的说 法中 正确的是 a 电荷在匀强电场中一定做匀变速运动b 电荷在匀强磁场中一定做匀变速运动c 电荷在匀强电场中一定做直线运动d 电荷在匀强磁场中不可能做直线运动 解析 电荷在匀强电场中受到电场力恒定 所以一定做匀变速运动 a选项正确 电荷在匀强磁场中可能受时刻变化的洛伦兹力的作用 也可能不受